本公开涉及用于处理在汽车应用中产生的排气气体的排气后处理系统，尤其涉及用于将还原剂注射并混合到排气气体中的后处理系统。
技术实现要素：
根据本公开的车辆包括产生排气气体的内燃机和在将排气气体释放到大气中之前对排气气体进行处理以还原或移除非期望化学物质的排气后处理系统。排气后处理系统包括还原剂混合器，该还原剂混合器被配置为注射还原剂并将还原剂与发动机产生的排气气体混合。
还原剂混合器包括混合罐、定量给料器和还原剂递送装置。混合罐限定排气气体所流过的内部空间。定量给料器将还原剂从注射器喷嘴沿着定量给料器轴线注射到混合罐的内部空间中。还原剂递送装置促进还原剂运动离开定量给料器并进入运动通过混合罐的排气气体流。
还原剂递送装置包括定量给料器附件、注射锥和注射器喷嘴保护件。定量给料器附件相对于混合罐支承定量给料器。注射锥引导来自定量给料器的还原剂离开定量给料器并进入排气气体流。注射锥具有与定量给料器的注射器喷嘴隔开的入口孔，该入口孔被布置成接收还原剂以及二次排气气体流，该二次排气气体流促进还原剂运动离开定量给料器的注射器喷嘴。注射器喷嘴保护件围绕定量给料器轴线布置在注射器喷嘴处，并且构造成阻止还原剂材料在注射器喷嘴周围积累。
注射器喷嘴保护件包括筒状壁和联接至筒状壁的多个翅片。筒状壁联接至定量给料器附件并且远离定量给料器延伸。筒状壁示意性地形成为包括围绕筒状壁周向隔开的多个狭槽，这些狭槽允许二次排气气体流进入，以促进还原剂运动离开注射器喷嘴。每个翅片均与对应狭槽相邻定位，并且相对于其对应狭槽成一定角度，以促进注射器喷嘴周围排气气体的涡旋运动。
流向注射器喷嘴的大部分排气气体被筒状壁阻挡，并被重新导向通过注射锥的入口孔。还原剂被朝向入口孔注射，并与注射器喷嘴下游的大部分排气气体汇合。较小部分的排气气体通过每个狭槽流向注射器喷嘴。该更小部分的排气气体被引导成涡旋，以促进还原剂流向入口孔，而不在注射器喷嘴上形成沉积物。
考虑例示了目前所设想的实施本公开的最佳模式的示例性实施例，本公开的附加特征对于本领域技术人员将变得明显。
附图说明
具体实施方式部分具体参考附图，附图中：
图1是汽车的立体图，其包括内燃机和用于处理由该发动机产生的排气气体的排气后处理系统；
图2是图1所示的排气后处理系统的立体图，其一部分被截断以示出还原剂混合器，该还原剂混合器流体连接至排气后处理系统并且构造成将还原剂排放到排气气体中；
图3是图2所示的还原剂混合器的放大立体图，其多个部分被移除以示出：还原剂混合器包括注射器喷嘴保护件，该注射器喷嘴保护件阻止排气气体到达注射器喷嘴(在该注射器喷嘴处还原剂被排入排气气体中)，以减少还原剂中的材料的积累；
图4是还原剂混合器的一部分的分解装配图，示出了还原剂递送装置从左至右包括：排气引导件、注射锥、注射器喷嘴保护件和定量给料器附件；
图5是沿图3中的线5－5剖得的还原剂递送装置的剖视图，其中，箭头表明大部分排气气体流过注射锥的入口孔而不到达注射器喷嘴；
图6是沿着图5中的线6－6剖得的还原剂递送装置的剖视图，表明通过注射器喷嘴保护件，较小部分排气气体被引导成涡旋；以及
图7是注射器喷嘴保护件的放大立体图。
具体实施方式
示例性的道路车辆10包括发动机12和根据本公开的排气后处理系统14，例如如图1中所示。示意性地，发动机12是内燃机，其配置成燃烧燃料并排出排气气体，排气气体通过排气通道16分配，如图2中所示，由排气后处理系统14处理，然后释放到大气中。排气后处理系统14配置成在将排气气体释放到大气之前还原排气气体中的各种流出物，比如氮氧化物(nox)。
在示意性实施例中，排气后处理系统14是紧凑型单元，包括多个排气后处理装置，比如是，柴油氧化催化器(doc)、柴油颗粒过滤器(dpf)、选择性催化还原单元(scr)。排气气体穿过或经过每个后处理装置，以去除或还原不同的流出物。排气后处理系统14还包括还原剂混合器18，该还原剂混合器18安装在scr的上游，用于将还原剂(例如是尿素溶液)20注射并混合到排气气体中。还原剂20与排气气体的化学反应发生在还原剂混合器18的下游scr中，以在排气气体释放到大气中之前还原nox。
还原剂混合器18包括混合罐22、定量给料器24和还原剂递送装置26，如图2和3中所示。混合罐22成形为限定内部空间28，该内部空间28接收排气气体和还原剂20，以在其中混合它们。定量给料器24安装在混合罐22的外部，并且具有注射器喷嘴32，该注射器喷嘴32构造成沿着定量给料器轴线34将预定量的还原剂20排放到混合罐22的内部空间28中。还原剂递送装置26构造成在引起还原剂20与排气气体混合的同时，减少在定量给料器24的注射器喷嘴32上形成的还原剂沉积物，如图3中所示。
混合罐22包括壳体36、入口导管38和出口导管39，如图2中所示。壳体36限定内部空间28，并容纳doc、dpf、scr和还原剂混合器18的至少一部分。入口导管38与排气通道16和发动机12流体联接。出口导管39将已清洁的排气气体引出壳体36并引向大气。
定量给料器24联接至混合罐22的壳体36，并配置成将来自还原剂储存器40的还原剂22从注射器喷嘴32引导向还原剂递送装置26，如图3中所示。还原剂递送装置26包括定量给料器附件42、注射锥44、围绕定量给料器轴线34布置的注射器喷嘴保护件46以及排气引导件48。定量给料器附件42在混合罐22的外部支承定量给料器24。注射锥44围绕定量给料器轴线34布置在混合罐22内，并且构造成将从定量给料器24排出的还原剂20引导到混合罐22的内部空间28中。注射器喷嘴保护件46沿定量给料器轴线34布置在定量给料器附件42与注射锥44之间。排气引导件48构造成提供用于收集运动通过内部空间28的一部分排气气体并将该部分排气气体引向注射器喷嘴32的装置。
在示意性实施例中，定量给料器附件42将定量给料器支承在混合罐22的外部，如图2中所示。定量给料器附件42联接至混合罐22并形成为包括与定量给料器24的注射器喷嘴32重合的定量给料器端口孔43。注射器喷嘴保护件46围绕定量给料器端口孔43联接至定量给料器附件42。
通过将还原剂20引导通过由注射锥44的内表面52限定的扩张的分配通道50，注射锥44有利于还原剂20在运动到混合罐22的内部空间28中时的分配，如图4和5中所示。注射锥44与还原剂递送装置26的定量给料器附件42和注射喷嘴保护件46隔开。注射锥44包括入口环56、出口环58和扩口壁60，该扩口壁60延伸入口环56和出口环58，如图5中所示。入口环56限定了入口孔62，该入口孔62通向分配通道50。入口孔62与定量给料器24的注射器喷嘴32对准，以接收还原剂20，并与注射器喷嘴32隔开间隙g，以接收一部分排气气体，如图5中所示。扩口壁60具有中空的截头锥形，随着其从入口环56延伸至出口环58而向外扩开。出口环58限定出口孔64，还原剂20和一部分排气气体通过该出口孔64离开分配通道50进入混合罐22的内部空间28。
注射器喷嘴保护件46围绕定量给料器轴线34延伸，以保护注射器喷嘴免于在定量给料器24的注射器喷嘴32周围形成沉积物，如图3和5中所示。注射器喷嘴保护件46包括筒状壁66和多个翅片68，这些翅片68从筒状壁66远离定量给料器轴线34向外延伸。筒状壁66形成为包括围绕定量给料器轴线34在周向上隔开的多个狭槽70。多个狭槽70的尺寸确定成允许一些排气气体朝向定量给料器轴线34运动通过筒状壁，以促进沿着定量给料器轴线34从定量给料器24排出的还原剂20的流动。每个翅片68与对应狭槽70相邻地联接至筒状壁66，以引导一些排气气体通过每个狭槽70朝向注射器喷嘴32，如图5中所示。
筒状壁66安装在定量给料器附件42上，以相对于注射器喷嘴32定位注射器喷嘴保护件46，如图5中所示。筒状壁66沿着定量给料器轴线34朝向注射锥44延伸到间隙g中。注射器喷嘴保护件46与注射锥44的入口孔62隔开第一距离76，而注射器喷嘴32与入口孔62隔开第二距离78，该第二距离78大于第一距离76。筒状壁66围绕定量给料器轴线34建立第一内直径72，而注射锥44的入口孔62围绕定量给料器轴线34建立第二内直径74。在示意性实施例中，第一直径72小于第二直径74。
在操作期间，排气气体流向注射器喷嘴32和注射锥44的入口孔62，如图5中所示。大部分排气气体围绕入口环56流动并流入径向上位于入口环56与注射器喷嘴保护件46的筒状壁66之间的入口孔62中。较小部分的排气气体流过在筒状壁66中形成的狭槽70，以到达注射器喷嘴32。这样一来，注射器喷嘴保护件46阻止大部分排气气体到达注射器喷嘴32，以减少还原剂20在注射器喷嘴32上和/或周围的沉积。
多个翅片68从筒状壁66相对于筒状壁66以一定角度向外延伸，如图6和7中所示。每个翅片68沿着相对于其对应狭槽70成锐角67的轴线布置，以将较小部分的排气气体引导到每个狭槽70中，并引起围绕注射器喷嘴32的涡旋。该涡旋促进较小部分的排气气体与还原剂20之间的混合，同时大部分排气气体被阻挡而不能到达注射器喷嘴32。还原剂20沿着定量给料器轴线34流过筒状壁66，部分地穿过间隙g流向注射锥44的入口孔62。注射器喷嘴保护件46阻挡大部分排气气体将还原剂20朝向注射器喷嘴32重新导回，直到还原剂20已到达距注射器喷嘴32足够的距离为止。这减少了紧邻注射器喷嘴32的沉积物的形成，沉积物会破坏还原剂至内部空间28中的流动。
排气引导件48包括壳体80和分流器82，如图5和6中所示。壳体80形成为包括至少一个窗口84，该窗口84收集流过内部空间28的一部分排气气体并限定内部区域86。分流器82将内部区域86分成两个子区域，每个子区域具有对应的窗口84，以允许相应部分的排气气体进入其中，如图6中所示。进入内部区域86的排气气体具有从每个窗口84到注射器喷嘴保护件46的直接路径，如图5中的视线指示线88所示。注射器喷嘴保护件46阻挡了沿该直接路径流动的大部分排气气体，以免其到达注射器喷嘴32。
在示意性实施例中，在分流器82的每侧上布置有两个狭槽70和两个对应的翅片68，将内部区域86分成两个子区域，如图6中所示。每对狭槽70和对应的翅片68将较小部分的排气气体从每个子区域引向注射器喷嘴32。进入狭槽70的较小部分的排气气体形成围绕注射器喷嘴32的涡旋，以阻止在注射器喷嘴32上形成沉积物，而无需使用直接流入注射锥44的入口孔62的大部分排气气体。
在示意性实施例中，注射器喷嘴保护件46形成为单件式整体部件，然后被机加工以具有多个狭槽70和对应的翅片68，如图7中所示。在一个实施例中，注射器喷嘴保护件46首先形成为整环，并且每个翅片68被以锐角67弯折远离筒状壁66而提供狭槽70，其中，每个翅片68都曾经是筒状壁66的一部分。在另一实施例中，翅片68可与筒状壁66分开形成，然后通过焊接或另一合适的结合工艺附接至筒状壁66。在又一实施例中，注射器喷嘴保护件46形成为没有翅片68。
在示意性实施例中，沉积物可在瞬态周期中在喷嘴32周围形成，并且可在再生周期之后增加。注射器喷嘴保护件46可以保护注射器喷嘴32免受进入涡旋锥壳体44中的全部排气流的影响。注射器喷嘴保护件可以使大部分排气流重新导向进入涡旋锥44。进入保护件的排气流被保护件46导向成涡旋模式。保护件中的排气流的重新导向减少了注射器喷嘴32处的喷射偏转量。这有助于减少在没有保护件46的情况下可能形成的喷嘴沉积物的量。这可以减少由于增加的喷嘴沉积物形成而导致的保修期失效。
以下编号的方案包括所设想的而非限制性的实施例：
方案1：一种适用于与内燃机相关联的排气后处理系统的还原剂混合器，所述还原剂混合器包括：
混合罐，所述混合罐成形为限定内部空间，当排气气体沿下游方向运动通过所述还原剂混合器时，所述内部空间适于容纳排气气体和还原剂的混合物；
定量给料器，所述定量给料器安装在所述混合罐的外部，具有注射器喷嘴，所述注射器喷嘴构造成沿着定量给料器轴线将预定量的还原剂排放到所述混合罐的内部空间中；以及
还原剂递送装置，所述还原剂递送装置包括：(i)定量给料器附件，所述定量给料器附件将所述定量给料器支承在所述混合罐的所述内部空间外部；(ii)注射锥，所述注射锥围绕所述定量给料器轴线布置在所述混合罐内并构造成引导从所述定量给料器排出的还原剂进入所述混合罐的内部空间中；以及(iii)注射器喷嘴保护件，所述注射器喷嘴保护件沿所述定量给料器轴线布置在所述定量给料器附件与所述注射锥的入口孔之间，其中，所述注射器喷嘴保护件围绕所述定量给料器轴线延伸以保护所述注射器喷嘴，以免在所述注射器喷嘴周围形成沉积物。
方案2：根据任何其他合适的方案或方案的组合的所述还原剂混合器，其中，所述注射器喷嘴保护件从所述定量给料器附件朝向所述注射锥的所述入口孔延伸，并且所述注射器喷嘴保护件的尺寸设置为沿所述定量给料器轴线在所述注射器喷嘴保护件与所述注射锥之间保持空间。
方案3：根据任何其他合适的方案或方案的组合的所述还原剂混合器，其中，所述注射器喷嘴保护件包括围绕所述定量给料器轴线延伸的筒状壁。
方案4：根据任何其他合适的方案或方案的组合所述的还原剂混合器，其中，所述注射器喷嘴保护件的所述筒状壁围绕所述定量给料器轴线建立第一内直径，所述注射锥的所述入口孔围绕所述定量给料器轴线建立第二内直径，并且所述第一直径小于所述第二直径。
方案5：根据任何其他合适的方案或方案的组合所述的还原剂混合器，其中，所述筒状壁形成为包括多个狭槽，这些狭槽围绕所述定量给料器轴线周向隔开并且尺寸设置成允许一些排气气体朝向所述定量给料器轴线运动通过所述筒状壁，以促进沿所述定量给料器轴线从所述定量给料器排出的还原剂的流动。
方案6：根据任何其他合适的方案或方案的组合的所述还原剂混合器，其中，所述多个狭槽的成形为从所述筒状壁的入口端延伸到所述筒状壁中，所述筒状壁布置成在从所述定量给料器排出的还原剂进入所述注射器喷嘴保护件时接收还原剂。
方案7：根据任何其他合适的方案或方案的组合的所述还原剂混合器，其中，所述注射器喷嘴保护件包括多个翅片，每个翅片从所述多个狭槽中的对应狭槽的侧边缘延伸，并且所述多个翅片成形为促进朝向所述定量给料器轴线运动通过所述筒状壁的排气气体成为围绕所述定量给料器轴线的涡旋。
方案8：根据任何其他合适的方案或方案的组合的所述还原剂混合器，其中，所述注射器喷嘴保护件从所述定量给料器附件朝向所述注射锥的所述入口孔延伸。
方案9：根据任何其他合适的方案或方案的组合的所述还原剂混合器，其中，所述注射器喷嘴保护件固定于所述定量给料器附件。
方案10：一种道路车辆，所述车辆包括：
内燃机；
还原剂储存器；以及
排气后处理系统，所述排气后处理系统包括：
混合罐，所述混合罐成形为限定内部空间，当排气气体沿下游方向运动通过还原剂混合器时，所述内部空间适于容纳排气气体和还原剂的混合物；
定量给料器，所述定量给料器安装在所述混合罐的外部，具有注射器喷嘴，所述注射器喷嘴构造成沿着定量给料器轴线将预定量的还原剂排放到所述混合罐的内部空间中；以及
还原剂递送装置，所述还原剂递送装置包括：(i)定量给料器附件，所述定量给料器附件将所述定量给料器支承在所述混合罐的所述内部空间外部；(ii)注射锥，所述注射锥围绕所述定量给料器轴线布置在所述混合罐内并构造成引导从所述定量给料器排出的还原剂进入所述混合罐的所述内部空间中；以及(iii)注射器喷嘴保护件，所述注射器喷嘴保护件沿所述定量给料器轴线布置在所述定量给料器附件与所述注射锥的入口孔之间，其中，所述注射器喷嘴保护件围绕所述定量给料器轴线延伸以保护所述注射器喷嘴，以免在所述注射器喷嘴周围形成沉积物。